纤维素是自然界储量最丰富的生物质资源。原生纤维素中提取的纤维素纳米晶,在悬浮液中达到临界浓度时自发组装,形成自支撑手性向列结构薄膜,即纤维素纳米晶基薄膜。纤维素纳米晶基薄膜呈现出左旋介观手性,具有一维手性光子晶体特征,其光子禁带在近紫外到近红外波段范围可调。研究显示,蒸发诱导共组装的构筑策略可将多种荧光体嵌入纤维素纳米晶手性向列结构,荧光体的自发辐射在光子禁带带峰处被转化为右旋圆偏振荧光,荧光不对称因子值近0.8,展示出在光学防伪、立体成像、传感等领域的高应用潜能。近红外区,尤其近红外二区（1000–1700 nm）的圆偏振光,除高灵敏度、强特异性、高信息负载量外,更具备针对生物组织的深穿透力、高成像分辨率,以及针对光纤传播的低噪声优势,可在生物医学成像及远程通信传输中发挥推动性作用。目前,高性能近红外圆偏振光材料的报道屈指可数。在此背景下,本论文围绕纤维素纳米晶基薄膜的近红外圆偏振光学性质展开研究。主要成果如下:（1）制备出光子禁带在近红外区的纤维素纳米晶基薄膜,确认液晶基元纳米手性,提出其对自组装的驱动机制;（2）制备出纤维素纳米晶基近红外圆偏振荧光薄膜材料,基于理论模型,提出阻碍材料实现高圆偏振活性的重要因素;（3）提出纤维素纳米晶基圆偏振光材料中,针对近红外二区的性能提升策略;（4）展示了纤维素纳米晶基近红外二区圆偏振光材料在癌组织检测领域的应用潜能。论文一共分为五章。第一章为绪论,介绍了纤维素纳米晶的基础,及手性、聚集体的研究现状;纤维素纳米晶自组装体的性质、形成、调控因素及应用;圆偏振光基础、圆偏振荧光材料研究、手性向列结构对自发辐射的调控、纤维素纳米晶手性向列结构的圆偏振光能力;近红外二区圆偏振光优势及对高性能近红外二区圆偏振光材料的需求;以及圆偏振光成像原理。最后,汇总现状、问题,提出本论文研究内容。第二章,为纤维素纳米晶的纳米手性及其对纤维素纳米晶基薄膜近红外光子禁带的调控研究。确认了纤维素纳米晶的纳米手性。纤维素纳米晶在悬浮液中的存在形式为纳米级手性聚集体,超声处理悬浮液导致聚集体解聚及纳米手性衰减,相应薄膜的光子禁带红移至近红外区。建立超声能量与聚集体形貌、纳米手性及薄膜光子禁带的统计关系。提出纤维素纳米晶的纳米手性是自发组装的重要驱动力。以此制备光子禁带在近红外范围可调的系列纤维素纳米晶基薄膜,其近红外二区圆偏振光的圆偏振度数值达0.317。概念性展示薄膜产生的近红外二区圆偏振光的鼠癌组织检测潜力,拓展了纤维素纳米晶基圆偏振光材料的适用波段及应用领域。第三章,为纤维素纳米晶基薄膜的近红外圆偏振荧光性能研究。利用蒸发诱导共组装,制备出发射峰位在近红外二区的纤维素纳米晶基圆偏振荧光复合膜,其荧光不对称因子值高达0.33。基于理论计算及模型构建,判断其圆偏振荧光性能主要控制因素为复合膜结构缺陷及荧光强度、分布。提出针对性优化方向,为实现纤维素纳米晶基圆偏振荧光材料的高圆偏振活性、实现极限不对称因子值及实现光子禁带对自发辐射的预期调控效应（带边手性翻转增强、带角波动）提供普适性指导。第四章,为纤维素纳米晶基薄膜近红外二区圆偏振反射光性能研究。结构缺陷造成纤维素纳米晶基薄膜光学性质下降。实验显示,高能量超声导致近红外二区光子禁带的纤维素纳米晶基薄膜中出现焦锥畴嵌入型手性向列结构。焦锥畴随薄膜螺距增大而增多,趋向于在特定厚度的薄膜中形成。控制薄膜厚度15μm以内有效去除焦锥畴。基于此,制定叠加构筑策略,制备纤维素纳米晶基叠加膜;其螺旋轴取向单一、光学周期数高,具有良好的圆偏振反射光性能,产生圆偏振度高达0.556的近红外二区圆偏振光。叠加构筑策略为减少缺陷、制备高性能纤维素纳米晶基近红外圆偏振光学材料提供了可行性途径。最后,将优化的薄膜材料进行人体胃癌检测展示,展示其医学应用潜能。第五章为结论与展望。